科学家曾经梦想能够发明“永动机”，使其一直不停地为人类造福。现实生活中，古老的荷兰风车一直在风中不停地转动，源源不断地为人类发电。今天，开发和利用风电资源已经成为人类共同努力和奋斗的目标。近日，一项领先国际水平的“全永磁悬浮风力发电技术”在广州通过了专家的技术鉴定。
微风发电：提高风能利用率
据参与该技术研究的中科院广州能源研究所有关人士介绍，采用“全永磁悬浮风力发电技术”研制的发电机，其内部结构完全由永磁体构成，不带任何控制系统，是我国自主研发的原创新技术成果。经中国科学技术信息研究所查询，目前国内外尚无全永磁悬浮风力发电机的公开文献报道。因此，该技术为国际首创，使风能发电技术取得了关键性的突破。
有关专家向记者介绍说，全永磁悬浮风力发电机的启动风速为１．５米／秒以下、发电风速为２米／秒，可以做到“轻风启动，微风发电”。而传统风力发电机的这两项数值则分别为３．５米／秒、４．２米／秒。这项新技术的问世比传统发电设备所要求的风速大为下降，提高了风能的利用率，增加了发电量，而且节约了发电成本。因此全永磁悬浮风力发电机是传统型风力发电机的替代品和升级换代产品，具有明显的竞争优势。
全永磁悬浮风力发电新技术是由中国科学院广州能源研究所、广州中科恒源能源公司、兰州环优磁机电公司共同研发的。其主要研发者李国坤是我国著名的磁路专家、发明家，从事研究磁悬浮技术已有２８年的历史。他于１９７９年发明了“李氏拉推磁路”，将其用于通讯卫星消旋轴承实验上获得很大成功。这次的风力发电新技术就是采用了李国坤的静磁能论和“李氏拉推磁路”，成功地将全永磁悬浮轴承应用到水平式离网型风力发电机中，使得风力发电机的起动力矩降为国家标准的１／１２左右。
据李国坤介绍，全永磁悬浮风力发电技术使电机的启动风速降为１．５米／秒以下，在占我国国土面积６８％的低风能可利用区和风能较丰富的地区使用该发电机，比传统风力发电机可增加年发电时间１０００小时。如果我国有５０％的风力发电机采用全永磁悬浮风力发电机，由于发电效率和发电时间上的提高，相当于增加了１．１３个三峡水电站的规划总装机容量。若建成１０万ＫＷ的产业基地，每年可形成７亿人民币的销售额，实现利税２．２亿人民币。
磁悬浮技术降低了高额的风电成本
据有关专家介绍，目前除小水电以外，可再生能源发电的成本都高于常规能源，而传统风电的成本约为煤电的１．７倍。中国可再生能源学会风能专业委员会副主任施鹏飞指出，风电产业腾飞的源头是风电机组，只有培育出高质量的风电机组制造业，才能保障风电产业的健康持续发展。他说：“我国生产的风电机组虽然比国外同类型产品成本低约２０％，但我们目前只能够成批生产国外１０年前主流技术的产品，技术差距还在拉大，自主开发新产品的能力更是薄弱，远远不能满足市场需求。２００４年当年国产机组只占１８％，２００５年也只有２８％。”
目前在我国累计的风电市场份额中，进口风电设备占了８２％，而风电设备又占了风电成本的８０％，这也是风电成本偏高的最主要原因，如果继续依靠大量进口设备来发展风电，由于成本难有下降的空间，要想大规模开发和利用风电，显然是不现实的。
全永磁悬浮风力发电技术的问世将使我国的风电设备价格降低成为可能。这项技术可同时满足离网型（小型）风力发电机与并网型（大型）风力发电机的应用，因而使得风电成本大为降低。广州中科恒源能源公司总经理曾智勇算了一笔账：如果将全永磁悬浮风力发电技术用于并网型风力发电机，目前我国装备的风力发电机，进口产品平均单价约１万元／千瓦，国产设备也在８０００元／千瓦左右，这使得风力发电成本居高不下。如果将全永磁悬浮风力发电技术用于并网型风力发电机，设备价格可降低到５０００元／千瓦以下，仅此一项就可为风电市场平均节省１５％的投资。按照国家规划到２０２０年我国风力发电装机容量达到２０００万千瓦计，如果采用这种新技术可为国家减少直接投资３００亿元。
此外，全永磁悬浮风力发电机的磁悬浮轴承，由于结构上完全由永磁体构成、不带任何控制系统、具有成本低、稳定性好、承载力大、运行环境要求低等特点；作为风力发电机的风叶主轴承和发电机轴承，可以大大降低风力发电机的机械阻力、摩擦阻力和风力发电机的启动风速，对比国内先进水平的同型号的风力发电机（未加装全永磁悬浮轴承），可增加发电输出功率２０％左右，并且降低产品的维护费用，和传统的风力发电机相比，还可使风电场运行成本下降５０％左右。这样，可使风电成本控制在０．４元／度以下，与水电、煤电的成本相当。由于风能利用率提高和发电量增加，使发电成本大大降低，投资回报期也相应加快。由于发电时间延长，对电网影响减小（并网型而言）。设备使用寿命可增至２０年以上（原来最多１５年），维护费用也减少。而占地面积小，噪音小因而更符合环保要求。
潜在市场期待全永磁悬浮产业化
据专家介绍，我国的风力资源丰富，可开发利用面积占全国总面积的７６％。风电能排在各种新能源的首位，专家测算风电的成本下降空间可达４０％左右，而火电与核电的成本下降空间则十分有限，这给风电的发展带来更大机会。
据记者了解，目前全国还有１０００多个乡，２００００多个村，约３０００万人口无电可用。像边远山区的农牧民、海岛驻军、边防哨所、微波站、气象台站、电视中转台、沿海和内陆湖泊的养殖业用电等等，靠架电线输电显然是不现实的。还有全国各大中小城市风光互补路灯、高速公路风光互补路灯以及城市风光互补景观灯等等，这些都是离网型磁悬浮风力发电机巨大的潜在市场。
如今，风电设备制造行业已经成为一块巨大的利润蛋糕。目前国际风机市场主要被丹麦、意大利、德国等国家控制，美国政府也正在大力推动风机制造业，使其成为本世纪重要基础能源装备产业。近年来我国每年的风电设备进口总额就高达６０亿元。
广州中科恒源能源公司总经理曾智勇说：“我们如果能以较快的速度推进产业化，就可以抢占世界风电设备市场的份额，像电信设备制造巨头深圳华为通讯公司一样走出国门。但如果跟进速度慢了，就可能丢失在这个领域已有的技术优势。”曾智勇认为，目前最重要的，首先是将离网型全永磁悬浮风力发电机迅速推向市场，进行成果的产业化生产；第二是加快开发并网型全永磁悬浮风力发电机。
据中科院广州能源研究所的专家测算，若我国有５０％的风力发电机采用全永磁悬浮风力发电机，由于发电效率和发电时间上的提高，相当于增加了１．１３个三峡水电站的规划总装机容量。若建成１０万ＫＷ的产业基地，每年可形成７亿人民币的销售额，实现利税２．２亿人民币。因此，从经济效益和社会效益的角度来分析，全永磁悬浮风力发电技术都有着广阔的推广应用前景。
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